Trabalho - NUTES/UFRJ

A divulgação científica como estratégia de ensino dos
principais conceitos básicos de genética
The popularization of science as a teaching strategy of the main
basic concepts of genetics
RESENDE, T.A.1 e KLAUTAU-GUIMARÃES, M.N.1
1. UnB, Universidade de Brasília, Campus Darcy Ribeiro-Instituto de
Biologia-Departamento de Genética.
Email: [email protected];[email protected]
Resumo
A Genética tem sido identificada como uma das áreas da biologia associada às maiores
dificuldades de aprendizagem para os estudantes do ensino médio. Estudos de vários países
detectaram que a compreensão da transmissão da informação genética através de processos
como mitose, meiose e fecundação, é um assunto de baixa assimilação. Neste trabalho, a
utilização de um questionário de avaliação do conhecimento prévio, evidenciou estes mesmos
resultados em estudantes universitários. Foram desenvolvidas atividades com o livro
“Clonagem - Fatos e Mitos” como estratégia de estímulo e facilitação dos principais conceitos
básicos de genética. Após essas atividades, as respostas ao mesmo questionário apresentaram
um aumento de 35,5% na compreensão dos conceitos básicos, um maior domínio do assunto,
coerência na utilização de termos biológicos e respostas mais estruturadas. Essa estratégia
facilitou o aprendizado além de, agir como uma ferramenta motivadora para contextualizar
esses conhecimentos com as aplicações da clonagem e células-tronco.
Palavras–chave: ensino de genética, estratégia de aprendizagem, leitura de divulgação
científica.
Abstract
Genetics has been pointed out as one of the areas in biology as a subject that high school level
kids have most difficulty in learning. According to the literature, the comprehension of the
transmission of genetic information through processes like mitosis, meiosis, and fertilization
is a subject of troublesome assimilation by students from many different countries. Herein,
the answers to a questionnaire that evaluated previous knowledge on these subjects by a first
group of college students indicated the same difficulties among them, a fact that has also been
observed in other countries. The book “Clonagem – Fatos e Mitos” (free translation:
“Clonning – Facts and Miths”) was then used as a base for activities aiming to stimulate and
improve the learning of basic genetics concepts by a second group of students. Later
evaluation using the same questionnaire on that second group has pointed out an improvement
of 35.5% in the comprehension and a better consistency in the use of basic terms. Such results
allow us to assume that this strategy proved efficient as a teaching tool, making the learning
of the subject easier. Furthermore, the book seemed to motivate the student, as it brings
contents that appear on daily life, like cloning and stem cells, into context.
Keywords: education in genetics, learning strategy, scientific disclosure.
Introdução
O ensino de genética tem sido um dos tópicos mais investigados devido a uma variedade de
fatores, que se estendem da relevância social e econômica da genética, com todas as
implicações tecnológicas, sociais e éticas envolvidas, à sua importância na estrutura
conceitual das ciências biológicas (RODRÍGUEZ, 1995; LEWIS; WOOD-ROBINSON,
2000; BANET; AYUSO, 2003). Outra razão pela qual o ensino de genética se reveste de
importância diz respeito ao fato de que uma série de tópicos da biologia tem como uma de
suas bases os conceitos de herança e o entendimento do fluxo gênico, como é o caso do
estudo da evolução e da diversidade dos seres vivos (JIMÉNEZ ALEIXANDRE, 1992;
BANET; AYUSO, 2003).
São grandes os avanços na área da genética e isso torna muito difícil para os professores do
Ensino Médio manter-se sempre atualizados (RIBAS et al., 2002). Muitas vezes, o conteúdo
ensinado na escola não acompanha esse avanço, o que pode originar erros conceituais no
aprendizado do aluno (VIDOTTO et al., 2002).
Contudo, em paralelo à importância atribuída ao ensino de genética, têm sido ressaltadas
inúmeras dificuldades associadas, sendo esta temática considerada uma das mais difíceis de
ensinar e aprender, tanto no ensino médio quanto no universitário (STEWART, 1983;
BANET; AYUSO, 2003; GRIFFTHS; MAYER-SMITH, 2000). A compreensão dos
conceitos básicos da transmissão da informação genética, dentro e entre os organismos, não é
bem assimilada como também, há muita dificuldade na relação entre as estruturas básicas
envolvidas (genes, cromossomos e células). A evidência de muitas preconcepções e ampla
confusão sobre os mecanismos pelo qual a informação genética é trasmitida de célula a célula
e entre as gerações, ressalta a falta de preparação de estudantes para a formação de futuros
cientistas e/ou preparação do cidadão para fazer a relação da ciência na sua vida pessoal e na
sociedade (LEWIS et al., 2000a, 2000b, 2000c, 2000d; WOOD-ROBINSON, 2000).
Knippels et al. (2005), referem que um dos principais problemas do ensino e aprendizagem de
genética está relacionado com a sua natureza abstrata e com uma alienação dos fenômeno
biológicos reais, que se deve a uma falta de relação entre herança mendeliana, reprodução
sexuada e meiose em particular. De fato, a meiose é uma das dificuldades mais citadas em
estudos de diferentes países, assim como a sua relação com reprodução e ciclos de vida
(BANET; AYUSO, 1995; GRIFFITHS; MAYER-SMITH, 2000; LEWIS, 2004). Os trabalhos
de Cid & Neto (2005) e Klautau-Guimarães et al. (2009), abordaram o tópico de
hereditariedade concluindo que as maiores dificuldades dos alunos estavam associadas à
compreensão e relação entre mitose, meiose, fecundação e continuidade da informação
genética. Foi também sugerido que as concepções alternativas a esse conhecimento são
devidas, em alguma medida, aos conteúdos apresentados por livros didáticos (TOLMAN,
1982; CHO et al., 1985), tais como, o uso errôneo e ambíguo de termos da genética, como,
por exemplo, o uso indiscriminado de “gene” e “alelo”, sem esclarecer as diferenças de
significado entre os dois termos (CHO et al., 1985); a confusão entre os significados de
termos como “mutação” e “ligação” na linguagem cotidiana e na linguagem técnica da
genética (ALBADALEJO; LUCAS, 1988; KINNEAR, 1991), assim como a falta de
precisão ao se aplicar os termos “código genético” – expressando as relações entre códons e
aminoácidos - e
“mensagem/informação genética”, referindo-se a certa sequência de
nucleotídeos específica (LEWIS, 2004).
Uma das potenciais barreiras ao desenvolvimento da compreensão científica dos fenômenos
genéticos parece estar relacionada com as concepções prévias dos alunos (LEWIS, 2004). É
reconhecido que as pessoas possuem concepções alternativas sobre os conceitos científicos, e
que apesar do desenvolvimento da genética, os fenômenos hereditários ainda são explicados
com base no cotidiano e em idéias de senso comum (SANTOS, 2005). A desvinculação da
ciência com o dia-a-dia necessita de pesquisas que se aprofundem nesta questão, tendo em
vista explorar as causas e efeitos da relação quase inexistente entre ciência e cotidiano e,
posteriormente, determinar possíveis estratégias para solucionar os problemas em questão.
É importante buscar conhecimento sobre a origem das dificuldades de compreensão e de
aprendizagem dos estudantes universitários, para desenhar metodologias de ensino mais
efetivas (GRIFFITHS; MAYER-SMITH, 2000). A utilização de ferramentas para tornar o
processo de aprendizagem mais efetiva e dinâmica é importante, pois contribui para a
cognição dos estudantes, proporcionando seu maior envolvimento (PAVAN et al., 1998).
Uma das estratégias adotadas para facilitar o aprendizado da genética é fomentar a leitura de
livros e artigos de divulgação científica em contraste com a atual oferta dos textos de livros
didáticos (PADILHA et al., 2009; MARTINS et al., 2004). Além de ser uma alternativa para
o professor fugir dos textos carregados de informações formais (ALMEIDA, 1998).
O livro de divulgação científica, “Clonagem - Fatos e Mitos” (PEREIRA, 2002), narra de
maneira estimulante e abrangente os aspectos biológicos da clonagem, elucidando a relação
do processo da meiose com a transmissão das características hereditárias, reprodução sexual,
formação dos gametas e geração da diversidade. Além disso, descreve o desenvolvimento do
conhecimento científico sobre a clonagem, sua aplicação na reprodução humana, na medicina
e suas principais questões éticas.
Objetivos
Identificar e avaliar o conhecimento prévio de estudantes universitários da relação entre
reprodução, variação e transmissão da informação genética.
Avaliar a utilização de um livro de divulgação científica, Clonagem: fatos e mitos (PEREIRA,
2002) como estratégia auxiliar no ensino dos principais conceitos básicos de genética para
estudantes universitários.
Material & Métodos
O trabalho foi desenvolvido em duas etapas, totalizando 182 estudantes de graduação dos
cursos de Enfermagem e Farmácia durante os anos de 2009, 2010 e 2011. Os estudantes
foram esclarecidos sobre a pesquisa e assinaram o Termo de Consentimento Livre e
Esclarecido. Na primeira etapa foi aplicada uma avaliação sobre o conhecimento prévio de
102 estudantes. As aulas tradicionais sobre as bases genéticas da hereditariedade foram
aplicadas e na segunda etapa, a mesma avaliação foi realizada com 80 estudantes, após a
leitura e atividades desenvolvidas com o livro.
A estratégia utilizada para avaliar o conhecimento dos conceitos básicos de genética nas duas
etapas foi à aplicação de um questionário baseado no trabalho de Lewis et al. (2000) e
utilizado em Klautau-Guimarães et al. (2010). O questionário consiste de 4 questões objetivas
com justificativas e 2 questões dissertativas (Anexo 1). As questões objetivas versam sobre a
comparação do material genético entre: duas células da mucosa oral; uma célula da mucosa
oral e uma célula nervosa; uma célula da mucosa oral e um espermatozóide; e dois
espermatozóides. As dissertativas questionam sobre o as variações no material genético que
se recebe e se transmite; e sobre as variações do material genético entre irmãos. As respostas
dos alunos foram recolhidas, transcritas integralmente e analisadas qualitativamente, de
acordo com os conhecimentos requeridos sobre a relação da reprodução celular, herança e
variação do material genético.
As atividades desenvolvidas com o livro após a leitura individual consistiram em discussão e
socialização em grupo do conteúdo das quatro partes do livro, na qual foram tratados a base
teórica de genética, o lado construtivo da ciência da clonagem humana e questões éticas. Em
uma segunda etapa, aplicou-se um exercício afim de, estimular e potencializar a associação
dos conceitos básicos de genética com a clonagem. E por último, os estudantes opinaram
sobre a atividade.
Resultados e Discussão
Na avaliação do conhecimento prévio (Figura 1), o gráfico representa a frequência das
respostas obtidas no questionário sobre a comparação de diferentes células de um mesmo
indivíduo. Foram encontradas 62% de respostas certas, 25% de respostas erradas e 12% de
respostas em branco e/ou que não sabiam. Das 62% de respostas certas somente 5,5%
justificaram corretamente. Um resultado preocupante, uma vez que se espera dos alunos que
já concluíram o ensino médio, detenham conceitos básicos sobre a reprodução celular e
genética. Por outro lado, espera-se também que indivíduos que tenham elegido carreiras
universitárias na área de ciências da vida, tenham este conhecimento ainda mais sedimentado.
A análise das justificativas mostrou que a maioria dos estudantes não foi capaz de apresentar
suas idéias de maneira lógica e conexa. Observa-se grande freqüência de idéias errôneas e
confusas, sobre a relação do material genético em células diferentes de um mesmo indivíduo,
associando principalmente à função e/ou localização da célula (Tabela 1). Assim como a falta
de precisão ao se aplicar os termos “código genético” e “informação genética”, referindo-se
várias vezes como sinônimas.
Figura 1: Gráfico apresentando a frequência das questões objetivas da fase 1.
Tabela 1: Frequência das justificativas obtidas no questionário.
Na segunda etapa, realizada com os estudantes que desenvolveram as atividades do livro,
observou-se um melhor entendimento da relação entre os principais conceitos de genética
considerados de difícil compreensão. Estes estudantes apresentaram respostas mais completas
e estruturadas, sobre a relação do material genético em células diferentes de um mesmo
indivíduo. Notou-se principalmente a associação aos fenômenos de mitose e meiose, e com a
formação de gametas e/ou reprodução sexuada. Observa-se 84% de respostas certas, 10% de
respostas erradas, e 6% de respostas em branco e/ou que não sabiam. Das 84% respostas
certas, 41% justificaram corretamente, 32% justificaram com respostas incompletas e 27%
justificaram incorretamente ou deixaram em branco (Figura 2). As justificativas foram
apresentadas de forma mais elaboradas e conexas, mostrando que os estudantes estabeleceram
relações entre mitose e meiose, assim como a transmissão da informação genética.
Figura 2: Gráfico apresentando a frequência relativa das questões objetivas da fase 2.
Na avaliação das questões dissertativas do conhecimento prévio na primeira etapa, nota-se
certa dificuldade por parte dos estudantes no que diz respeito à utilização de termos
biológicos adequados, além das respostas pouco estruturadas. Como apresentado na figura 3,
somente 14% responderam e justificaram corretamente, 29% apresentaram justificativas
incompletas e 57% responderam e justificaram incorretamente ou deixaram em branco. A
base das diferenças entre a informação genética recebida e transmitida, na maioria dos casos é
justificada somente pela idéia de que “metade” do material genético de cada progenitor é
transmitida aos descendentes. A maioria dos estudantes apresentou uma explicação
generalista ou de senso comum para as diferenças entre irmãos, utilizando os termos:
“combinações diferentes” ou “fenômenos de variabilidade” sem explicar as bases biológicas.
Passa-se a idéia de termos memorizados. Poucas respostas referiram explicitamente ao
fenômeno de meiose, sendo pouco frequente a associação com a formação de gametas e/ou
reprodução sexuada, muito menos sobre os eventos que promovem a variação no material
genético. As mutações são referidas como a principal causa das diferenças.
Na avaliação das questões dissertativas dos estudantes que desenvolveram as atividades com
o livro (fase 2), nota-se maior domínio do assunto, coerência na utilização de termos
biológicos adequados e respostas mais estruturadas. A figura 3 apresenta que 36%
responderam e justificaram corretamente, 53% apresentaram justificativas incompletas e
somente 11% responderam e justificaram incorretamente ou deixaram em branco.
Figura 3: Gráfico apresentando a frequência das questões dissertativas da fase 1.
Quanto às questões objetivas, comparando as duas etapas (antes e depois da utilização do
livro), os resultados mostraram que houve um aumento de 22% em respostas certas. Mais
importante que responder certo é entender e justificar a questão, e a respeito disso houve um
aumento de 35,5% de justificativas corretas. Além de diminuir a frequência relativa de
respostas incorretas e questões em branco/não sabem, a frequência de justificativas
incompletas aumentou, demonstrando que os estudantes entenderam pelo menos alguns dos
eventos responsáveis pela transmissão da informação genética nas células de um mesmo
individuo.
É interessante ressaltar que a maior dificuldade dos estudantes se refere em explicar a
diferença entre dois gametas (Questão 4), persistindo ainda em menor frequência mesmo
depois das atividades com o livro. As justificativas mais apresentadas, comparando duas
células germinativas de uma mesma pessoa, foram de que elas possuem a mesma informação
genética devido à mesma origem e mesma função. Uma análise geral indica que essa
associação estava presente em quase todas as respostas incorretas.
Figura 4: Gráfico apresentando a frequência relativa das questões dissertativas da fase 2.
Quanto às questões discursivas, comparando as duas etapas (antes e depois da utilização do
livro), observa-se um aumento de 22% de justificativas certas e redução de 46% de respostas
erradas. Apesar da frequência alta de justificativas incompletas, percebe-se que os estudantes
entenderam pelo menos alguns dos eventos do processo da meiose, principalmente a geração
de gametas diferentes. Muitas respostas referiam-se explicitamente ao fenômeno de meiose,
com a ocorrência de crossing over e a segregação independente.
Os resultados encontrados no trabalho, a respeito das dificuldades dos estudantes sobre a
compreensão e relação entre mitose, meiose, fecundação e transmissão da informação
genética, corroboram com a literatura (KNIPPELS et al., 2005; BANET; AYUSO, 1995;
GRIFFITHS; MAYER-SMITH, 2000; LEWIS, 2004). As estratégias adotadas com o livro
“Clonagem - Fatos e Mitos” demostraram ser um recurso didático eficiente, na formação de
estudantes de graduação, pois focaliza a importância do entendimento das bases biológicas da
herança para futura aplicação das metodologias de clonagem e células-tronco. Este mesmo
livro foi utilizado também como recurso didático para trabalhar as bases científicas da
clonagem, para compreender o que é fato e o que é mito e as complexas relações da ciência e
sociedade (CABRAL, 2003).
Na opinião escrita pelos estudantes, a grande maioria dos alunos reforçou a importância da
utilização do livro em questão. Muitos consideraram o material utilizado uma fonte
alternativa de estudo, sendo útil para relembrar e reforçar determinados conceitos. Em suma, a
opinião geral é que o livro, de uma forma simples e objetiva, conseguiu despertar a
curiosidade, transmitir de forma criativa e atrativa conceitos e novidades científicas.
A leitura de livros e artigos de divulgação científica pode estimular e atualizar tanto
professores como estudantes de graduação, entretanto, uma das competências desejáveis em
estudantes universitários é a de comunicar o conhecimento científico. Com esse objetivo, o
livro de James Watson “DNA: o segredo da vida” foi utilizado com sucesso para a formação
de futuros professores na construção, elaboração e divulgação do conhecimento da genética
ao público leigo (PADILHA et al., 2009).
Martins et al. (2004) relata, em um contexto do ensino médio, que a estratégia de utilização
de textos de divulgação científica sobre clonagem funcionou como elemento estruturador,
ajudando a motivar perguntas e organizar explicações.Os autores ressaltam a importância da
atuação do professor tanto na re-elaboração dos conteúdos científicos apresentados pelo texto,
como também outros tipos de mediações didáticas.
Conclusão
De acordo com o exposto no presente trabalho, a utilização deste livro, como recurso didático
adicional, facilitou o entendimento dos estudantes sobre os principais conceitos básicos de
genética, principalmente na organização escrita do conhecimento adquirido. Além de outras
experiências que os estudantes possam ter vivenciado, essa estratégia agiu como uma
ferramenta motivadora para contextualizar esses conhecimentos com as aplicações da
clonagem e células-tronco. Assim, as atividades desenvolvidas com o livro “Clonagem - Fatos
e Mitos” permitem considerá-las como um recurso promotor de uma aprendizagem mais ativa
e significativa.
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Anexo 1
Questionário aplicado visando a avaliação dos conceitos relativos à composição da
informação genética em diferentes células de um mesmo indivíduo
Responda as questões abaixo sobre os diferentes tipos de células da mesma pessoa. Marque
um dos itens e justifique sua resposta.
1- Considerando duas células da mucosa oral de João
pode-se afirmar que a informação genética nelas é:
( ) a mesma
( ) diferente
( ) não
sei
Favor justificar sua resposta
2- Considerando uma célula da mucosa oral de João e
uma célula nervosa de João pode-se afirmar que a
informação genética nelas é:
( ) a mesma
( ) diferente
( ) não
sei
Favor justificar sua resposta
3- Considerando uma célula da mucosa oral de João e um espermatozóide do João pode-se
afirmar que a informação genética nelas é:
( ) a mesma
( ) diferente
( ) não sei
Favor justificar sua resposta
4- Considerando dois espermatozóides do João pode-se afirmar que a informação genética
neles é:
( ) a mesma
( ) diferente
( ) não sei
Favor justificar sua resposta
5- A informação genética que você recebe é igual ao que você transmite aos seus
descendentes? Por quê?
6- Se os filhos recebem parte da informação genética de cada um dos seus genitores, por que
os irmãos não são idênticos?